Nachdem wir uns bereits mit dem modularen Fahrwerk, dem Antrieb und der komplexen Sensorik von Lynx befasst haben, widmen wir uns heute dem, was Lynx zu einem echten Schneepflug macht: dem speziell entwickelten Schneeschild-Anbau. Dieses Modul ist das Herzstück unserer Teilnahme an der Autonomous Snowplow Competition und ein Paradebeispiel für unser robustes und durchdachtes Design.
1. Robustes Design für den harten Wintereinsatz
Unser Schneeschild-Anbau ist eine Kombination aus einem zugekauften Schild und einer von uns selbst entworfenen und gefertigten Konstruktion.
- Materialwahl: Die tragenden Teile des Anbaus bestehen aus einer Kombination von Grobblech und Edelstahl. Die Wahl von Edelstahl für viele Komponenten resultiert aus dem Wunsch, unnötiges Gewicht zu vermeiden (da das Schild mit einem großen Hebel auf den Roboter wirkt) und gleichzeitig eine hervorragende Witterungsbeständigkeit zu gewährleisten. Das Schild selbst ist ein handelsübliches Produkt, das sich in der Praxis bewährt hat.
- Befestigung: Der Anbau wird über eine am Roboter verschraubte Adapterplatte eingehangen und anschließend mit einem Metallstift verriegelt. Dies ermöglicht eine schnelle Montage und Demontage, was besonders für den Transport von Lynx praktisch ist.
- Bewegungsfreiheit: Der Schneeschild-Anbau verfügt über zwei entscheidende Bewegungsfreiheiten, die eine hohe Flexibilität beim Räumen ermöglichen:
- Schwenkwinkel: Das Schild kann im Winkel zur Fahrtrichtung von -45° bis 45° eingestellt werden. Dies erlaubt es, den Schnee gezielt zu einer Seite abzuführen und die effektive Räumbreite anzupassen.
- Hub und Senkung: Das gesamte Schild kann angehoben oder abgesenkt werden. Ein angehobenes Schild ermöglicht Lynx, sich freier zu bewegen, während ein weiter abgesenktes Schild dazu genutzt werden kann, den Roboter vorne leicht anzuheben, was bei bestimmten Manövern oder zur Wartung nützlich sein kann.
- Aktuatoren: Für die Bewegung des Schildes kommen pro Achse zwei 12V Linearmotoren zum Einsatz. Mit einer Schubkraft von bis zu 1500 N können sie selbst bei schwerer Schneelast die gewünschte Position des Schildes zuverlässig einstellen und halten.
2. Präzise Funktion und intelligente Steuerung
Die Effizienz beim Schneeräumen hängt maßgeblich von der präzisen Steuerung des Schildes ab.
- Positionskontrolle: Die Position des Schildes wird zunächst bei Tests manuell bestimmt und kalibriert. Anschließend kann das Schild zu definierten Endpunkten der Linearmotoren gefahren werden. Durch die bekannte Ausfahrgeschwindigkeit der Motoren und die Geometrie des Anbaus kann die resultierende Position exakt bestimmt und angefahren werden. Für die Zukunft ist der Einbau weiterer Sensoren, wie zum Beispiel Endstoppschalter, geplant, um ein noch schnelleres und präziseres Verfahren zu gewährleisten.
- Sicherheitsmechanismen: Die Stromaufnahme der Linearmotoren wird konstant überwacht. Bei einem starken Anstieg (z.B. durch Kollision mit einem hartnäckigen Hindernis) kann der Motor rechtzeitig gestoppt werden, um Beschädigungen zu vermeiden.
- Räumeffizienz: Für das schnellste Räumen wird das Schild senkrecht zur Fahrrichtung eingestellt, um die maximale Breite auszunutzen. Für das Räumen einer definierten Fläche bei Wettbewerben werden jedoch häufig fixe 30° Schrägstellung gewählt, um den Schnee kontrolliert zu einer Seite abzuführen.
3. Herausforderungen im harten Wintereinsatz
Die Konstruktion des Schneeschild-Anbaus birgt spezifische Herausforderungen:
- Stabilität vs. Gewicht: Alle Bauteile müssen ausreichend stabil ausgelegt sein, um den enormen Kräften bei der Schneeräumung standzuhalten. Gleichzeitig darf der Anbau nicht unnötig schwer werden, da er mit einem großen Hebel auf den Roboter einwirkt. Die Materialwahl aus Grobblech und Edelstahl war hier ein wichtiger Kompromiss.
- Funktionsfähigkeit: Die Funktionsweise ist eng an die eines kommerziellen Schneeschildes angelehnt und auf Robustheit im Schnee, auch bei Vereisung, ausgelegt.
4. Modularität und Zukunftsperspektiven
Aktuell sind noch keine einheitlichen Schnittstellen am Schneeschild-Anbau selbst für den Austausch gegen andere Module verbaut. Dies ist jedoch ein klares Ziel für die Zukunft.
Die Integration in die Software-Architektur ist ebenfalls von zentraler Bedeutung: Zukünftig sollen Anbauten wie das Schneeschild über einen QR-Code oder eine spezifische elektrische Signatur automatisch von der Software erkannt werden. So kann Lynx selbstständig wissen, welches Werkzeug montiert ist, und seine Navigation sowie Steuerungsstrategien entsprechend anpassen.
Der Schneeschild-Anbau von Lynx ist somit nicht nur ein leistungsstarkes Werkzeug für den Wettbewerb, sondern auch ein entscheidender Schritt auf dem Weg zu unserer Vision einer vielseitigen, autonomen Arbeitsplattform.
